Untersuchung von Grenzflächenphänomen
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| Konturanalyse von Tropfen |
| Foto: HZDR/Detlev Müller |
Wenn die im Wasser fein verteilten Partikel an Gasblasen anhaften, dann treffen gleich drei Grenzflächen aufeinander – feste, flüssige und gasförmige. Indem die Wissenschaftler der Abteilung Aufbereitung die Eigenschaften solcher Phasen auf mikroskopischer Ebene genau charakterisieren, können sie Grenzflächenphänomene besser verstehen und damit die Flotation gezielter steuern. Beispielsweise durch den Einsatz amphiphiler Moleküle – Substanzen wie Tenside, die sowohl in polaren Lösungsmitteln (z. B. Fette) als auch in unpolaren Lösungsmitteln (z. B. Wasser) gut löslich sind.
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| Gedankenexperiment zur Hydrophobierung von Mineraloberflächen und dadurch erfolgreiche Anhaftung an Gasblasen |
Die wichtigsten Fragestellungen der Abteilung Aufbereitung sind:
- Welche physikalisch fundamentalen Größen beschreiben die Benetzbarkeit von Partikeln am besten?
- Wie funktionieren hydrophobe Wechselwirkungen?
- Welche Auswirkungen hat die Heterogenität einer Oberfläche auf deren Funktionalisierung und Partikel-Blase-Interaktionen?
- Welche Rolle spielen Wasserstruktureffekte bei der Partikel-Blase-Interaktion hydrophiler und hydrophober Phasen?
- Wieso wirken manche Drückreagenzien zusätzlich als Aktivatoren auf die zu hydrophobierenden Partikel?
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| Oberflächenenergieanalyse |
| Foto: HZDR/Detlev Müller |
Die Methoden, die dabei zum Einsatz kommen, sind:
- Tensiometrie (statisch und dynamisch) mittels Blasendrucktensiometer und der Methode des hängenden Tropfen
- Benetzungsmessung durch Konturanalyse
- Filmdruckmessungen mit einer Langmuir-Blodgett-Waage
- Adsorptionsuntersuchungen mit der Quarzkristallmikrowaage
- Strömungspotentialbestimmung mit automatischer Titration und Zeta-Potential-Analyse
- Dynamische Schaumanalyse
- Bestimmung der Oberflächenenergie mit der Methode der Inversen Gaschromatographie (iGC)
Ausgewählte Publikationen
- Rudolph M.; Hartmann, R.
"Specific Surface Free Energy Component Distributions and Flotabilities of Mineral Microparticles in Flotation – An Inverse Gas Chromatography Study", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 513 (2017) 380-388
DOI-Link: 10.1016/j.colsurfa.2016.10.069
- Knüpfer, P.; Fritzsche, J.; Leistner, T.; Rudolph, M.; Peuker, U. A.
"Investigating the removal of particles from the air/water-interface – Modelling detachment forces using an energetic approach", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 513(2017)
DOI-Link: 10.1016/j.colsurfa.2016.10.046
